옵토커플러 대 솔리드 스테이트 릴레이: 주요 차이점 및 응용
2026-09-30 688

옵토커플러와 솔리드 스테이트 릴레이는 모두 전기적 절연을 제공하지만, 서로 다른 목적을 가지고 있습니다. 이 기사에서 “옵토커플러”는 주로 신호 절연 옵토커플러를 의미하며, “SSR”은 하중을 직접 전환하도록 설계된 반도체 장치를 의미합니다. 각 장치가 어떻게 작동하는지 설명하고, 주요 전기적 및 전환 특성을 비교하며, 공통의 응용 프로그램을 보여줍니다. 또한 하중 유형, 전압, 전류, 전환 동작, 누설 전류, 절연 요구 사항 및 열 요구 사항에 따라 둘 사이에서 선택하는 방법을 다룹니다.

카탈로그

그림 1. 솔리드 스테이트 릴레이 대 옵토커플러

옵토커플러란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

그림 2. 베이스 연결이 있는 포토트랜지스터 옵토커플러

옵토커플러, 또한 옵토아이솔레이터라고 불리는 이 전자 부품은 두 회로 간에 신호를 전송하면서 전기적으로 격리된 상태를 유지합니다. 이 부품은 신호를 내장된 절연 장벽을 넘겨주기 위해 직접 전기적 연결 대신 빛을 사용합니다. [2]

일반적인 옵토커플러는 동일한 패키지 안에 입력 LED와 광감지 출력 장치가 포함되어 있습니다. 전류가 LED를 통해 흐르면, LED는 보통 적외선 빛을 방출합니다. 출력 장치는 이 빛을 감지하고 전기적 상태를 변경합니다. 신호가 광학적으로 전달되기 때문에, 입력 및 출력 측은 갈바닉(전기적으로) 절연됩니다. [2]

일반적인 출력 구조에는 다음이 포함됩니다:

• 포토트랜지스터 – 수신된 빛을 트랜지스터 출력 전류로 변환합니다.

• 포토다이오드 – 광전류를 생성하며 더 빠른 응답을 제공합니다.

• 포토트라이악 – 빛을 사용하여 트라이악형 출력을 트리거합니다.

• MOSFET 출력 포토릴레이 – 내부 MOSFET 출력 단계로 광학적으로 결합된 입력 LED를 사용하여 출력 회로를 전환합니다.

포토릴레이는 포토커플러의 일종이지만, MOSFET 출력 단계가 적합한 하중을 직접 전환할 수 있기 때문에 반도체 릴레이로도 작동합니다. PhotoMOS라는 용어는 명확한 설명 없이 일반 범주로 사용해서는 안 되며, PhotoMOS는 Panasonic의 등록상표된 제품명으로서 그 MOSFET 출력 포토릴레이에 해당합니다.

중요한 옵토커플러 매개변수에는 전류 전달 비율 (CTR), 절연 테스트 전압, 응답 시간, 및 출력 전류가 포함됩니다. CTR은 주로 포토트랜지스터 옵토커플러에 사용되며 입력 LED 전류와 출력 집합 전류 간의 관계를 설명합니다. 절연 테스트 전압은 명시된 유전체 내전압 시험 값입니다; 지속적인 작동 전압으로 간주해서는 안 됩니다. 지속적이거나 반복적인 작동 전압 등급, 크리페이즈, 간섭전압, 및 적용 가능한 절연 요구 사항은 제조업체의 안전 문서에서 명확히 구분되므로 별도로 확인해야 합니다. 응답 시간은 출력이 입력 변화에 얼마나 빠르게 반응하는지를 보여주고, 출력 전류는 출력 단계에서 안전하게 전달할 수 있는 전류를 정의합니다. [1,2]

이러한 값은 옵토커플러 유형에 따라 다르므로 장치 데이터시트와 안전 문서를 확인하여 정확한 한계, 시험 조건 및 절연 등급을 확인해야 합니다.

고체 상태 릴레이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

그림 3. TRIAC 출력 AC SSR의 단순화된 내부 회로

고체 상태 릴레이 (SSR)는 기계적 접점 대신 반도체 구성 요소를 사용하여 부하를 켜거나 끄는 전자 스위칭 장치입니다. 입력에서 저전력 제어 신호를 수신하고 이 신호를 사용하여 별도의 부하 회로를 제어합니다.

일반적인 SSR에는 세 개의 주요 내부 섹션이 있습니다:

• 입력/제어 단계 – 제어 전압 또는 전류를 수신합니다.

• 절연 단계 – 제어 측과 부하 측을 전기적으로 분리하며, 일반적으로 광학 절연을 사용합니다.

• 반도체 출력 단계 – TRIAC, SCR 또는 MOSFET과 같은 장치를 사용하여 부하 전류를 스위칭합니다. [7,9]

제어 신호가 적용되면 입력 단계가 절연 회로를 활성화합니다. 그 다음 절연된 신호가 반도체 출력 단계를 구동하여 부하를 통해 전류가 흐를 수 있도록 합니다. 제어 신호가 제거되면 출력 단계가 꺼지고 출력 장치의 스위칭 특성에 따라 부하 전류가 중지됩니다.

출력 기술은 주로 부하의 유형에 따라 달라집니다. TRIAC 기반 SSRs 는 TRIAC이 양방향으로 전도할 수 있기 때문에 AC 스위칭에 일반적으로 사용됩니다. SCR 기반 SSRs 는 AC 부하를 스위칭할 수 있으며, 종종 양방향 작동을 위해 배열된 두 개의 SCR을 사용합니다. MOSFET 기반 SSRs 는 DC 부하에 일반적으로 사용되며, 양방향 스위칭을 위해 백투백 MOSFET으로 배열될 수 있습니다.

AC SSR 은 교류 부하용으로 설계되었으며, 일반적으로 부하 전류가 유지 전류 아래로 떨어지면 꺼지며, 일반적으로 AC 전류 제로 교차에 가깝습니다. DC SSR 은 제어 신호가 존재할 때 계속 켜져 있을 수 있는 MOSFET와 같은 반도체 장치를 사용하며, 제어 구동 신호가 제거되면 꺼집니다. [7,9]

AC SSR은 또한 다양한 켜기 방법을 사용할 수 있습니다. 제로 크로스 SSR 은 AC 전압이 거의 제로에 가까워질 때까지 기다린 후 스위칭하여 적절한 부하에 대한 스위칭 과도현상을 줄일 수 있습니다. 무작위 켜기 SSR 은 AC 전압이 제로에 접근하기를 기다리지 않고 켜지며, SSR과 제어기가 해당 방법에 맞게 설계된 경우 적절한 위상 제어 응용 프로그램에 사용될 수 있습니다. 무작위 켜기는 SSR의 켜기 동작을 설명하며, 그 자체로 더 정밀한 위상 제어를 보장하지는 않습니다.

정확한 스위칭 동작, 전압 등급, 부하 전류 등급, 누설 전류 및 켜기 방법은 SSR 설계에 따라 다르며 제조업체의 데이터시트에서 확인해야 합니다. [4]

옵토커플러 대 고체 상태 릴레이: 주요 차이점

옵토커플러와 고체 상태 릴레이는 모두 전기적 절연을 제공하지만 서로 다른 역할을 위해 설계되었습니다. 이 비교에서 신호 옵토커플러는 분리 신호 전송을 위해 주로 설계된 옵토커플러를 지칭하며, 전력 고체 상태 릴레이 는 부하를 직접 스위칭하도록 설계된 SSR을 지칭합니다. 이 구분은 포토커플러 및 반도체 릴레이로 기능할 수 있는 MOSFET 출력 포토릴레이와의 혼동을 방지합니다.

기능	신호 옵토커플러	전력 고체 상태 릴레이
주요 목적	절연 장벽을 가로질러 신호를 전송합니다	부하에 전력을 스위칭합니다
주요 기능	논리, 아날로그, 피드백 또는 제어 신호를 전달합니다	부하 회로를 켜거나 끕니다
출력 전류 능력	일반적으로 출력 유형에 따라 신호 수준 또는 드라이버 전류를 위해 설계됩니다	지정된 부하 전류를 직접 전달하도록 설계되었습니다
출력 기술	포토트랜지스터, 포토다이오드, 포토다리링턴 또는 포토트라이악 출력	TRIAC, SCR, MOSFET 또는 기타 전력 반도체 출력 단계
스위칭 동작	출력 유형에 따라 크게 달라짐; 고속 포토다이오드 기반 장치는 포토트랜지스터 유형보다 훨씬 빠르게 스위칭할 수 있음	SSR 설계에 따라 다름; AC 유형은 제로 크로스 또는 임의 전환을 사용할 수 있으며, DC MOSFET 유형은 제어 신호에 직접 반응함
AC/DC 사용	출력 장치 및 주변 회로에 따라 다름; 일반적으로 신호 또는 제어 경로의 일부로 사용됨	전용 AC, DC 또는 양방향 출력 설계로 제공됨
오프 상태 누설 전류	일반적으로 작고 특정 신호 출력 장치에 대해 명시됨	꺼져 있을 때 출력을 완벽한 오픈 회로로 취급할 수 없을 정도로 상당할 수 있음
전도 손실	일반적으로 낮음, 작은 신호 또는 드라이버 전류만 처리되기 때문임	출력 장치 특성에 따라 결정됨, 예를 들면 온 상태 전압 강하 또는 MOSFET 온 저항
열 요구 사항	출력 전력이 낮기 때문에 일반적으로 온건함	부하 전류와 전도 손실이 증가함에 따라 상당한 열 관리를 요구할 수 있음
일반적인 사용	논리 격리, 피드백, 인터페이스 격리, 신호 전송 및 절연 게이트 또는 드라이버 단계	SSR 정격 내에서 히터, 램프, 솔레노이드, 모터 및 기타 부하의 직접 스위칭

주요 차이점은 기능이며 단순히 격리만이 아님. 신호 옵토커플러는 격리 장벽을 넘어 정보를 전송하며 일반적으로 다른 회로 또는 스위칭 단계를 구동함. 전력 SSR은 정격 부하 전류를 직접 수용하도록 설계된 반도체 출력 단계를 포함함. SSR 선택을 위해, 오프 상태 누설 전류, 전도 손실, 스위칭 방법, 부하 호환성, 및 열 관리가 주요 설계 고려 사항이 됨. [4,5]

응용 사례 및 체크해야 할 주요 매개변수

옵토커플러 응용

응용	회로의 기능	옵토커플러가 적합한 이유	확인해야 할 주요 매개변수
마이크로컨트롤러-PLC 신호 격리	마이크로컨트롤러와 PLC 간의 디지털 제어 신호를 전송하면서 전기 접지를 분리함.	두 제어 시스템 간에 갈바닉 격리를 제공함.	입력 LED 전류, CTR, 출력 전류 및 격리 전압
격리 디지털 입력	외부 디지털 신호를 수신하고 마이크로컨트롤러 또는 논리 회로에 격리된 논리 신호를 전송함.	저전압 제어 측을 외부 회로에 직접 전기적으로 연결되지 않도록 보호함.	입력 전류, 스위칭 한계, 응답 시간 및 격리 전압
스위칭 전원 공급 장치의 피드백 격리	격리된 출력 측에서 기본 측 제어기로 피드백 정보를 전송하여 전압을 조절함.	직접 전도 경로를 생성하지 않고 격리 장벽을 통과할 수 있도록 피드백 신호를 허용함.	CTR, CTR 변동, 응답 특성 및 격리 등급
AC 제로 크로스 감지	AC 파형이 0볼트 근처를 통과할 때를 감지하고 컨트롤러에 격리된 타이밍 신호를 전송함.	AC 파형의 안전한 격리 감지를 허용함.	입력 전압, LED 전류, 격리 전압 및 스위칭 한계

솔리드 스테이트 릴레이 응용

응용	회로의 기능	SSR이 적합한 이유	확인해야 할 주요 매개변수
AC 히터 제어	마이크로컨트롤러 또는 PID 컨트롤러가 AC 히터에 전력을 스위칭함.	AC SSR은 저전압 제어 신호를 사용하여 히터를 직접 스위칭할 수 있음.	부하 전압, 전류 정격, 서지 전류, 온 상태 전압 강하 및 열 한계
PLC 제어 솔레노이드 밸브	PLC 출력이 솔레노이드 밸브에 전력을 스위칭함.	SSR은 기계적 접점 없이 격리된 전자 스위칭을 제공함.	AC/DC 출력 유형, 부하 전류, 서지 정격 및 과도 보호
산업 조명 제어	제어 시스템이 하나 이상의 조명 부하를 스위칭함.	SSR은 조명 회로의 빈번한 전자 스위칭을 제공할 수 있음.	부하 전류, 기동 전류, 출력 전압 정격 및 열 방산
DC 부하 스위칭	컨트롤러가 히터, 액추에이터 또는 전자 부하와 같은 DC 부하를 스위칭함.	MOSFET 출력 SSR은 DC 전류를 전자적으로 스위칭할 수 있습니다.	DC 전압 등급, 전류 등급, 온 상태 저항 및 전력 소산
모터 또는 접점 제어	SSR은 부하에 적절하게 정격된 경우 모터 회로나 접점 코일을 스위칭합니다.	반복 산업 제어를 위한 단절된 스위칭을 제공합니다.	시작 또는 돌입 전류, 서지 등급, 부하 유형, 전압 등급 및 열 요구 사항

옵토커플러와 SSR 사이의 선택 방법

단계 1: 주요 기능을 정의합니다.

격리 장벽을 넘어 신호만 전송하면 옵토커플러를 선택하세요. 장치가 부하에 전력을 직접 스위칭해야 하는 경우 SSR을 선택하세요.

단계 2: 부하 전압과 전류를 확인합니다.

단절된 출력이 논리 입력, 트랜지스터 또는 게이트 드라이버만 구동하는 경우 일반적으로 옵토커플러가 적합합니다. 장치가 실제 부하 전류를 운반해야 하는 경우 적절한 부하 전압 및 부하 전류 등급을 가진 SSR을 선택하세요. 또한 최소 부하 전류를 확인해야 합니다. 일부 SSR은 특정 전류 이하에서 스위칭하거나 제대로 켜지 않을 수 있습니다.

단계 3: 부하가 AC인지 DC인지 확인합니다.

SSR 출력 기술을 부하에 맞춥니다. AC 부하는 일반적으로 TRIAC 또는 SCR 기반 SSR을 사용하고, DC 부하는 일반적으로 MOSFET 기반 SSR을 사용합니다. [7,9]

단계 4: 부하 유형 및 서지 조건을 확인합니다.

부하가 저항성, 유도성, 용량성, 조명 또는 모터 기반인지 확인합니다. 높은 돌입 전류가 있는 부하는 SSR의 비 반복 서지 전류 등급 및 제조업체가 지정한 반복 또는 비상 전류 한계에 특별한 주의가 필요합니다. 전압 과도기도 장치 등급 내에 있어야 합니다. [5]

단계 5: 필요한 스위칭 동작을 결정합니다.

빠른 신호 전송을 위해 옵토커플러 응답 시간을 확인합니다. AC SSR의 경우, 애플리케이션이 제로 크로스 스위칭이 필요한지 또는 랜덤 턴온 스위칭이 필요한지 확인합니다. [9]

단계 6: 격리 및 입력 요구 사항을 확인합니다.

필요한 입력-출력 절연 등급 및 적용 가능한 안전 요구 사항을 확인하세요. SSR의 경우, 입력 작동 전압 또는 전류 범위를 확인하고, 컨트롤러가 모든 작동 조건에서 필요한 입력 드라이브를 제공할 수 있는지 확인합니다.

단계 7: 오프 상태 누설을 확인합니다.

SSR의 경우, 지정된 오프 상태 누설 전류가 원치 않는 작동, 잔여 전압 또는 저전력 또는 민감한 부하에서의 불완전한 끔을 초래하지 않도록 확인합니다. [4,5]

단계 8: 전력 소산, 내압 및 히트 싱크를 확인합니다.

예상 부하 전류에서 SSR의 전도 손실을 추정합니다. ON 상태 전압 강하로 지정된 장치의 경우, 일반적으로 사용되는 추정치는 다음과 같습니다:

P = V_on x I

MOSFET 출력 SSR의 경우, 전도 손실은 다음과 같이 추정할 수 있습니다:

P = I² x R_on

이 방정식은 초기 추정치일 뿐입니다. 선택된 제조업체의 주변 온도 내압 곡선, 열 저항 데이터, 허용 케이스 또는 접합 온도, 장착 요구 사항 및 필요한 히트 싱크를 확인하세요. SSR의 명목 전류 등급만으로는 실제 작동 온도에서 부하를 안전하게 운반할 수 있는지 여부를 결정할 수 없습니다.

단계 9: 전체 SSR 작동 한계를 확인합니다.

최종 선택 전에 부하 전압 범위, 최대 및 최소 부하 전류, 입력 작동 범위, 서지 전류 용량, 누설 전류, 스위칭 방법, 주변 온도 내압 및 히트 싱크 요구 사항을 제조업체의 데이터 시트에서 확인하세요. [5,6]

일반적인 설계 실수, 한계 및 예방

일반적인 실수 또는 한계	가능한 문제	예방
옵토커플러 출력 전류 초과	출력 트랜지스터가 과열되거나 고장이 날 수 있습니다.	데이터 시트 등급 내에서 출력 전류, 전압 및 전력을 유지하십시오.
CTR 변동 무시	온도 또는 장치 변동에 따라 회로가 신뢰성 있게 스위칭되지 않을 수 있습니다.	필요한 작동 조건에서 보장된 최소 CTR을 사용하여 설계하세요.
전류 제한 없이 옵토커플러 LED 구동	과도한 LED 전류는 수명을 단축시키거나 장치를 손상시킬 수 있습니다.	적절한 직렬 저항기 또는 제어 전류원을 사용하세요.
DC 부하에 AC SSR 사용	TRIAC 또는 SCR 기반 출력은 DC 전류가 자연적으로 0을 교차하지 않기 때문에 제대로 꺼지지 않을 수 있습니다.	DC 부하에는 DC 등급의 SSR을 사용하세요.
SSR 오프 상태 누설 전류 무시	민감한 또는 저전력 부하는 SSR이 꺼져 있을 때 부분적으로 에너지를 유지할 수 있습니다.	지정된 누설 전류를 확인하고 부하가 이를 견딜 수 있는지 확인하십시오.
SSR의 활성 손실을 무시하기	SSR은 작동 중 상당한 열을 발생시킬 수 있습니다.	지정된 ON 상태 전압 강하 또는 ON 상태 저항을 사용하여 전도 손실을 계산하십시오.
불충분한 열 방산	과도한 접합 온도는 장치 수명을 단축시키거나 고장을 일으킬 수 있습니다.	제조업체의 주변 온도 강하 및 열 방산 요구 사항을 준수하십시오.
돌입 전류 무시하기	모터, 램프, 변압기 및 정전 용량 하중은 시작 시 SSR 서지 정격을 초과할 수 있습니다.	시작 전류를 확인하고 적절한 서지 전류 능력을 가진 SSR을 선택하십시오.
유도 하중 과도 현상을 무시하기	유도 하중의 스위칭은 SSR 출력 단계에 과도한 스트레스를 주거나 손상을 줄 수 있는 전압 과도 현상을 생성할 수 있습니다.	DC 유도 하중의 경우 적절할 때 클램프/플라이백 다이오드 또는 다른 적절한 전압 클램핑 네트워크를 사용하십시오. AC SSR 응용의 경우 RC 스너버 및/또는 바리스터가 필요할 수 있습니다. SSR 제조업체의 권장 회로, 출력 유형, 하중 특성 및 전압 한도에 따라 억제 회로를 선택하십시오.
절연 테스트 전압을 연속 작동 전압으로 간주하기	절연 장벽은 허용된 연속 정격을 초과하여 사용될 수 있습니다.	연속 또는 반복 작동 전압 정격 및 적용 가능한 절연 요구 사항을 유전체 내압 테스트 전압과 별도로 확인하십시오. [2,3,8]

기술 참고 자료

[1] Vishay Intertechnology, Inc. “트랜지스터 출력을 가진 옵토커플러에서 전류 전달 비율이 스위칭 시간에 미치는 영향.” Vishay 반도체 응용 노트 04, 문서 번호 80579, Rev. 2025년 5월 26일.

[2] Vishay Intertechnology, Inc. “자주 묻는 질문: 트랜지스터 출력 옵토커플러.” Vishay 반도체, Rev. 1.0, 2016년 2월 26일.

[3] Vishay Intertechnology, Inc. “옵토커플러 안전 기관 준수를 위한 설계 가이드라인.” Vishay 반도체 응용 노트 43.

[4] Panasonic Industry Co., Ltd. “SSR 기술 용어.” Panasonic Industry – 자동화 제어.

[5] Panasonic Industry Co., Ltd. “반도체 릴레이 사용 시 주의 사항.” Panasonic Industry – 자동화 제어.

[6] OMRON Corporation. “반도체 릴레이 일반 주의 사항.” OMRON 산업 자동화, 기술 가이드 C-340.

[7] OMRON Corporation. “DC 하중을 AC 하중용 반도체 릴레이와 함께 사용할 수 있습니까?” OMRON 산업 자동화, 반도체 릴레이 FAQ, FAQ 번호 FAQ02101.

[8] 국제 전기 기술 위원회. IEC 60747-5-5:2020: 반도체 장치—제5-5부: 옵토전자 장치—광신호 장치. 2판, 2020년 7월 20일.

[9] Panasonic Industry Co., Ltd. “SSR 작동 원리.” Panasonic Industry – 자동화 제어.